基于频域分离算子的采煤机动基座SINS初始对准算法 论文

捷联惯导系统(SINS)是一种可用于煤矿井下采煤机定位的自主导航传感器。采煤机初始姿态角的确定作为导航定位的前提，后续导航的性能很大程度上取决于初始姿态矩阵的精确程度。然而，采煤机在截割煤壁时产生的剧烈震动会使得SINS敏感到高频噪声，从而严重降低传统动基座SINS初始对准的性能。为了克服煤矿环境下传统动基座SINS初始对准算法收敛速度慢及精度低等问题，提出了一种基于频域分离算子的采煤机动基座初始对准算法。

基于采煤机的结构特点，运用质量块法构建了采煤机截割煤壁时的动力学模型。在此基础上，利用MATLAB提供的基于Runge-Kutta变步长算法的Ode45函数对采煤机截割煤壁时机身的运动状态进行了深入分析。通过傅里叶变换将时域信息转化到频域，进而确定了采煤机截割煤壁时机身的运动频率范围。对于对该模型和算法的具体实现方法，您可以参考基于集员滤波的SINS静基座初始对准.pdf，该文档提供了更为详细的步骤与计算实例。

其次，在传统动基座SINS初始对准算法的基础上，通过深入分析干扰加速度和采煤机截割煤壁时机身晃动的频率特点，提出了引入频率分离算子的概念，并由此利用等纹波最佳逼近法设计了有限长单位冲激响应(FIR)低通滤波器，从而有效地抑制了SINS敏感到的高频噪声。这种滤波方法不仅提升了滤波的精确性，同时也显著提高了采煤机初始对准的收敛速度与精度。